在太陽(yáng)系之外發(fā)現(xiàn)其他行星早已不是新鮮事，天文學(xué)家更想知道的是，那些系外行星之中有沒有像地球那樣的——表面覆蓋著大氣層，地表上有大量的液態(tài)水，最重要的還存在生命。

雖然宇宙中可能存在超乎想象的外星生命形式，但因?yàn)榈厍蚴侨祟惸壳耙阎ㄒ挥猩嬖诘男乔?，太?yáng)系的其他星球上都沒有發(fā)現(xiàn)存在生命，所以在尋找外星生命時(shí)，地球的條件就會(huì)成為重要的參考。要是系外行星是宜居的，也許能成為未來(lái)人類在宇宙中的第二家園。

目前，已知有70余顆潛在宜居的系外行星，其中最令天文學(xué)家感興趣之一的當(dāng)屬TRAPPIST-1系統(tǒng)中的幾顆“超級(jí)地球”。在TRAPPIST-1系統(tǒng)中，存在7顆巖質(zhì)行星，是除太陽(yáng)系外已知擁有最多行星的系統(tǒng)。

TRAPPIST-1距離地球大約40.7光年，在宇宙尺度下，這算是太陽(yáng)系的近鄰。TRAPPIST-1是一顆紅矮星，質(zhì)量只有太陽(yáng)的9%。質(zhì)量越低的恒星，每秒產(chǎn)生的能量越少，所以溫度也越低。這顆紅矮星的表面溫度只有2290℃，比太陽(yáng)表面溫度低了3200℃。

雖然TRAPPIST-1比太陽(yáng)冷了很多，但它周圍的7顆行星都離主恒星非常近，所以行星可以接收到足夠多的熱量來(lái)維持表面溫度。距離最近的TRAPPIST-1b軌道半徑只有172萬(wàn)公里，公轉(zhuǎn)周期僅為1.5天，其質(zhì)量為地球的1.38倍，這是一顆超級(jí)地球。距離最遠(yuǎn)的TRAPPIST-1h軌道半徑也只有926萬(wàn)公里，公轉(zhuǎn)周期為18.8天。如果把這幾顆行星放到太陽(yáng)系，它們的軌道都在水星的內(nèi)側(cè)。

此前，由于光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)能力有限，并且恒星的亮度是行星的成百上千倍，所以天文學(xué)家無(wú)法進(jìn)一步對(duì)該行星系統(tǒng)開展深入研究。直到詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）的到來(lái)，終于有機(jī)會(huì)揭開這個(gè)系統(tǒng)的神秘面紗。

根據(jù)發(fā)表于《自然》（Nature）雜志的一項(xiàng)新研究[1]，天文學(xué)家利用韋伯望遠(yuǎn)鏡的中紅外設(shè)備，對(duì)該系統(tǒng)最內(nèi)側(cè)的行星進(jìn)行觀測(cè)，想要知道這顆行星是否擁有大氣層。不過，即便是強(qiáng)大的韋伯望遠(yuǎn)鏡，也無(wú)法直接觀測(cè)到遙遠(yuǎn)系外行星的大氣層，只能通過間接方法。

韋伯先是觀測(cè)了TRAPPIST-1和1b發(fā)出的光，然后等到行星轉(zhuǎn)動(dòng)到恒星的背后，再觀測(cè)恒星的光。通過兩次觀測(cè)結(jié)果，扣除掉恒星光之后，剩下來(lái)就是行星發(fā)出的光。

根據(jù)TRAPPIST-1b發(fā)出的紅外輻射量來(lái)計(jì)算，這顆行星的表面溫度高達(dá)230℃。由于這顆行星被潮汐鎖定，一側(cè)永遠(yuǎn)被照亮，另一側(cè)永遠(yuǎn)是黑夜。如果它的表面存在大氣層，那么，黑夜和白天兩側(cè)就會(huì)進(jìn)行熱量傳遞，白天那一側(cè)的溫度就不可能高到230℃，這意味著這顆行星的表面并沒有覆蓋著大氣層。

該研究主導(dǎo)者、美國(guó)宇航局（NASA）天體物理學(xué)家Thomas Greene表示 ：“一些理論小組預(yù)測(cè)，這顆行星會(huì)有稠密的大氣層，而另一些人則認(rèn)為可能沒有?？吹剿鼪]有大氣層，我更感到失望而不是驚訝?！?/p>

根據(jù)這項(xiàng)新研究，沒有大氣層的TRAPPIST-1b不可能是宜居的，表面沒有液態(tài)水，至少不存在類似于地球生命的外星生命。不過，該系統(tǒng)中的1d、1e、1f、1g四顆行星都被認(rèn)為處在宜居帶內(nèi)，未來(lái)可以對(duì)它們的大氣層進(jìn)行觀測(cè)，從而探究它們是否宜居。

當(dāng)然，我們更希望能親眼去看看這個(gè)獨(dú)特的行星系統(tǒng)。但對(duì)于目前人類來(lái)說(shuō)，這是遙不可及的夢(mèng)想。因?yàn)?0.7光年的距離對(duì)于我們來(lái)說(shuō)還是太遠(yuǎn)了，這相當(dāng)于385萬(wàn)億公里，以旅行者1號(hào)每秒17公里的速度，飛到那里需要72萬(wàn)年的時(shí)間。即便速度能達(dá)到光速的10%，飛到那里也要407年的時(shí)間，這已經(jīng)遠(yuǎn)超人類的壽命。

參考文獻(xiàn)

[1] Thomas P. Greene, Taylor J. Bell, Elsa Ducrot, Achrène Dyrek, et al. Thermal Emission from the Earth-sized Exoplanet TRAPPIST-1 b using JWST, Nature, 2023, DOI: 10.1038/s41586-023-05951-7.